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1、武汉理工大学毕业设计 论文 1 目录 摘要 2 Abstract 3 第一章 绪论 4 1 1 概述 4 1 2 课题背景 4 1 3 国内研究现状 4 1 4 研究目的与意义 4 1 5 课题研究的内容 5 第二章 实验台的设计思路与方案的选择 6 2 1 概述 6 2 2 试验台的设计思想 6 2 3 试验台的最终方案确定 7 第三章 加载缸各零部件的设计及验算 8 3 1 缸体组件 8 3 2 法兰设计 11 3 3 活塞设计 14 3 4 活塞杆的设计 15 3 5 活塞杆的导向 密封 19 第四章 加载缸支承座的设计 20 4 1 方案连接部分的设计与选取 20 4 2 结构部分尺寸
2、计算 20 第五章 液压系统的设计 23 5 1 液压系统图的拟定 23 5 2 液压元件的选择 25 结 论 27 参考文献 28 致谢 29 武汉理工大学毕业设计 论文 2 摘 要 多级举升油缸体是专用汽车结构中的一个主要部件 其性能好坏直接影响 汽车整车的工作性能 多级举升油缸克服了现有技术中举升机利用单级油缸作 为驱动系统 提升车辆至一定高度时 油缸本身及滑台的高度较高 导致整个 装置稳定性较差 造成高成本的缺陷 采用多级举升油缸 结构简单稳定性能 好 降低了制造成本 随着工业生产的发展 工业上大型机械越来越多 其质 量也越来越大 对起重设备的要求也越来越高 统机械起重已不能满足工业的
3、 需要 工业上现在越来越多地使用液压起重设备 靠液压传动来满足大型机械 的起重与安装 本设计主要针对四级伸缩缸进行采举升油缸的性能试验 关键词 举升油缸 液压传动 性能试验 武汉理工大学毕业设计 论文 3 Abstract Multi stage lift cylinder is a special purpose vehicle body structure of one of the main components its performance directly affects the work of automobile performance Multi stage lift cyl
4、inders lift to overcome the existing technology as the use of single stage cylinder drive system upgrading the vehicle to a certain height the tank itself and the height of a high slider leading to poor stability of the entire device defects caused by high cost multi stage lift cylinders simple stru
5、cture and stable performance lower manufacturing costs With the development of industrial production more and more large scale machinery industry its quality is also growing the requirements for lifting equipment have become more sophisticated mechanical lifting system can not meet the needs of indu
6、stry Industry are increasingly using hydraulic lifting equipment hydraulic transmission to meet by the lifting and installation of large machinery The design of the main telescopic cylinders for the four cylinder performance test mining lift Key Words Lift cylinder hydraulic drive performance test 第
7、一章 绪论 武汉理工大学毕业设计 论文 4 1 1 概述 本章讲述了课题背景以及国内外研究现状 研究的目的与意义 课题研究 内容以及与其达到的目的等等 1 2 课题背景 多级举升油缸体是专用汽车结构中的一个主要部件 其性能好坏直接影响 汽车整车的工作性能 多级举升油缸克服了现有技术中举升机利用单级油缸作 为驱动系统 提升车辆至一定高度时 油缸本身及滑台的高度较高 导致整个 装置稳定性较差 造成高成本的缺陷 采用多级举升油缸 结构简单稳定性能 好 降低了制造成本 随着工业生产的发展 工业上大型机械越来越多 其质 量也越来越大 对起重设备的要求也越来越高 统机械起重已不能满足工业的 需要 工业上现
8、在越来越多地使用液压起重设备 靠液压传动来满足大型机械 的起重与安装 本设计主要针对四级伸缩缸进行采举升油缸的性能实验 1 3 国内研究现状 我国的液压技术开始于 1952 年 液压元件最初应用于机床和锻压设备 后 来应用于工程机械 1964 年我国从国外引进了一些液压元件生产技术 同时自 行设计液压产品 经过多年的艰苦探索和发展 特别是 20 世纪 80 年代初期引 进美国 日本 德国的先进技术和设备 使我国的液压技术水平上了一个新的 台阶 1 4 研究目的与意义 本课题研究的目的主要是用于汽车多级举升油缸的测试 在工程上 各种汽车车箱的起升用的是多级举升油缸 液压缸的强度 刚 度以及稳定性
9、对液压缸系统的安全起着决定性作用 多级伸缩液压缸具有结构 复杂 造价昂贵的特点 由于目前此类液压缸的设计并没有固定的标准 在工 程上很容易发生爆裂 扭曲 折断以及其他失效方式 造成严重的损失 目前 采用单一 常规的强度校核方法无法满足工程实际需要 必需结合液压缸实际 工作情况采用不同方法对其强度 刚度以及稳定性进行校核 所以对液压缸进 行测试具有重大意义 1 5 课题研究的内容 武汉理工大学毕业设计 论文 5 多级举升油缸体是汽车结构中的一个重要部件 气性能好坏直接影响汽车 整车的工作性能 先针对四级伸缩缸进行采举升油缸的系能实验 实验周期 20 分钟 1 举升油缸性能实验台的总体方案设计 2
10、 举升油缸性能试验台的加载系统结构设计 3 液压系统设计 第二章 实验台的设计思路与方案的选择 武汉理工大学毕业设计 论文 6 2 1 概述 本章主要论述该实验平台的设计思想和方案的选择 最终确定实验平台的 机构设计方案 最后对该实验平台的工作原理进行阐述 2 2 试验台的设计思想 根据所学的知识 查阅相关资料 对试验台的设计进行可行性分析 可以 知道设计该试验台需要解决的主要问题 1 如何模拟施工现场 实现液压缸的测试 2 如何选择试验台的结构 3 如何选择连接方式 4 试验台的尺寸太大 质量大 常见的油缸试验台的系统原理如图 2 1 图 2 1 试验台系统原理图 试验台如图 2 2 在该方
11、案中整个实验台平放 液压缸对顶 把现场中液 压缸的受力通过测试缸压力的调节实现加载 已达到模拟现场 实现液压缸的 测试 武汉理工大学毕业设计 论文 7 图 2 2 水平加载实验装置 但是如果液压缸采取对顶的加载方案 则会使得油缸性能实验台的总体尺 寸过长 造成制造方面的不便 因此我们可以改变油缸的对顶结构来解决这一 问题 为了解决因对顶引起的试验台长度过大的问题 我们可以使加载缸与被测 缸处于不同平面内 并用滑轮和钢丝绳将被测缸和加载缸通过特定的方式连接 起来 最终确定试验台的总体方案如图 2 3 所示 图 2 3 试验台总体方案设计 这种方案既避免了试验台过长的问题 又能很好的测试 4 级伸
12、缩缸的各项 性能 当被测缸进油时由于压力差驱动滑动机构向右运动 通过钢丝绳使加载 缸活塞杆向左伸出 此时通过测量加载缸的力来检测被测缸的性能 而当加载 武汉理工大学毕业设计 论文 8 缸有活塞杆一侧进油时 又能带动被测缸逐级缩回 第 3 章 加载缸各零部件的设计及验算 液压缸在液压系统中的作用是将液压能转变成机械能 使机械实现往复直 线运动或摆动运动 本次设计中所用的加载缸为单杆双作用活塞式液压缸 3 1 缸体组件 3 1 1 缸筒结构 的选择 连接方式如下图 选取法兰式连接 并且法兰和缸筒用焊接方式连接 其优点是结构简单 易选取 易装卸 缺点是外径较大 比螺纹连接的重量大 3 1 2 缸筒的
13、要求 有足够强度 能够承受动态工作压力 长时间工作不会变形 有足够刚度 承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲 内表面和导向件与密封件之间摩擦少 可以保证长期使用 缸筒和法兰要良好焊接 不产生裂纹 3 1 3 缸筒材料的选取及强度给定 部分材料的机械性能如下表 武汉理工大学毕业设计 论文 9 本次设计选取 15MnVn 号钢 从表中可以得到 缸筒材料的屈服强度 500MP s 缸筒材料的抗拉强度 750MP b 现在利用屈服强度来引申出 缸筒材料的许用应力 3 5 500 4 142MP n 为安全系数 一般取 s n 3 5 5 这里 n 3 5 3 1 4 缸筒的计算 液压缸缸径的计算 被
14、测缸理论推理为 800KN 额定压力为 16MPa 当液压缸的理论作用力 F 及供油压力 P 为已知时 则无活塞杆测的缸筒内径为 3 1 10 4 pFD 查机械设计手册得到缸筒的内径系列有 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 5 6 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 武汉理工大学毕业设计 论文 10 320 360mm m 综合得缸筒内径 D 250mm 缸筒壁厚的计算 当额定压力 Pn 16MPa 时 Py 1 5Pn 1 5 16 24MPa 预取 25m
15、m D 0 1 此时 23 85 故可取 25mm y 3P 3 2 DPy 缸筒壁厚的验算 下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算 A 液压缸的额定压力为 Pn值应低于一定的极限值 保证工作安全 53 5 Pn 16 53 5 满足条件 35 0 2 1 2 2 2 1 MPa D DD p s B 为了避免缸筒在工作时发生塑性变形 液压缸的额定压力 Pn值应与塑性变形 压力有一定的比例范围 PL pp 42 0 35 0 D D p sPL 1 log3 2 根据上面 2 式求得MPa Pn 16MPa 满足条件 24 38 87 31 n p C 为了确保液压缸安全的使用 缸筒的爆裂压力
16、PE应大于耐压试验压力 PT log3 2 1 MPa D D p bE 将 750MPa 带入上式得到 PE 136 6MPa b D 耐压试验塔里 PT 是液压缸在检查质量时需要承受的试验压力 在规定时间 内 液压缸在此压力 PT下 全部零件不得有破坏或永久行变形等异常现象 各 国规范多数定为 当额定压力 PT 16MPa 时 PT 1 5Pn 24MPa 爆裂压力远大于耐压试验压力 因此完全满足条件 武汉理工大学毕业设计 论文 11 3 1 5 缸筒的加工要求 缸筒内径 D 采用 H7 级配合 表面粗糙度为 0 16 需要进行研磨 a R 热处理 调制 HB240 缸筒内径 D 的圆度 锥度 圆柱度不大于内径公差之半 刚通直线度不大于 0 03mm 油口的孔口及排气口必须有倒角 不能有飞边 毛刺 在缸内表面镀铬 外表面刷防腐油漆 3 2 法兰设计 3 2 1 缸筒端部法兰厚度计算 法兰厚度根据下式进行计算 10 4 3 m dr Fb h La 式中 F 法兰在缸筒最大内压下所承受的轴向力 N Ra 法兰外圆半径 m 武汉理工大学毕业设计 论文 12 缸筒端部法兰厚度 缸壁厚度计
